Câu 4.
Trước tiên, ta xác định tọa độ của các điểm A, B, C:
- Điểm A là trung tâm quan sát, có tọa độ \(A(0;0;0)\).
- Điểm B cách trung tâm quan sát về phía Tây 50 km, có tọa độ \(B(-50;0;0)\).
- Điểm C cách trung tâm quan sát về phía Nam 100 km, có tọa độ \(C(0;-100;0)\).
Gọi tọa độ của vệ tinh là \((x;y;z)\).
Theo đề bài, ta có các điều kiện sau:
1. Vệ tinh cách trạm A 370 km:
\[
\sqrt{x^2 + y^2 + z^2} = 370 \implies x^2 + y^2 + z^2 = 370^2 = 136900
\]
2. Vệ tinh cách trạm B 400 km:
\[
\sqrt{(x + 50)^2 + y^2 + z^2} = 400 \implies (x + 50)^2 + y^2 + z^2 = 400^2 = 160000
\]
\[
(x + 50)^2 + y^2 + z^2 = 160000 \implies x^2 + 100x + 2500 + y^2 + z^2 = 160000
\]
Thay \(x^2 + y^2 + z^2 = 136900\) vào:
\[
136900 + 100x + 2500 = 160000 \implies 100x + 140400 = 160000 \implies 100x = 19600 \implies x = 196
\]
3. Vệ tinh cách trạm C 350 km:
\[
\sqrt{x^2 + (y + 100)^2 + z^2} = 350 \implies x^2 + (y + 100)^2 + z^2 = 350^2 = 122500
\]
\[
x^2 + (y + 100)^2 + z^2 = 122500 \implies x^2 + y^2 + 200y + 10000 + z^2 = 122500
\]
Thay \(x^2 + y^2 + z^2 = 136900\) vào:
\[
136900 + 200y + 10000 = 122500 \implies 200y + 146900 = 122500 \implies 200y = -24400 \implies y = -122
\]
4. Thay \(x = 196\) và \(y = -122\) vào \(x^2 + y^2 + z^2 = 136900\):
\[
196^2 + (-122)^2 + z^2 = 136900 \implies 38416 + 14884 + z^2 = 136900 \implies 53300 + z^2 = 136900 \implies z^2 = 83600 \implies z = \sqrt{83600} = 20\sqrt{209}
\]
Cuối cùng, tính \(x + y + z\):
\[
x + y + z = 196 - 122 + 20\sqrt{209} = 74 + 20\sqrt{209}
\]
Đáp số: \(74 + 20\sqrt{209}\)
Câu 5.
Để giải bài toán này, chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:
1. Xác định phương trình của đồ thị vận tốc của xe A và xe B.
2. Tính quãng đường mỗi xe đã đi trong 5 giây.
3. Tìm khoảng cách giữa hai xe sau 5 giây.
Bước 1: Xác định phương trình của đồ thị vận tốc của xe A và xe B.
- Đồ thị vận tốc của xe A là một parabol, ta giả sử phương trình là \( v_A(t) = at^2 + bt + c \).
- Đồ thị vận tốc của xe B là một đường thẳng, ta giả sử phương trình là \( v_B(t) = mt + n \).
Từ đồ thị, ta thấy:
- Vận tốc ban đầu của xe A là 0 m/s, tức là \( v_A(0) = 0 \Rightarrow c = 0 \).
- Vận tốc của xe A sau 5 giây là 10 m/s, tức là \( v_A(5) = 10 \Rightarrow 25a + 5b = 10 \).
- Vận tốc của xe A sau 10 giây là 20 m/s, tức là \( v_A(10) = 20 \Rightarrow 100a + 10b = 20 \).
Giải hệ phương trình:
\[
\begin{cases}
25a + 5b = 10 \\
100a + 10b = 20
\end{cases}
\]
Nhân phương trình thứ nhất với 2:
\[
50a + 10b = 20
\]
Trừ phương trình này từ phương trình thứ hai:
\[
(100a + 10b) - (50a + 10b) = 20 - 20 \Rightarrow 50a = 0 \Rightarrow a = 0
\]
Thay \( a = 0 \) vào phương trình \( 25a + 5b = 10 \):
\[
5b = 10 \Rightarrow b = 2
\]
Vậy phương trình vận tốc của xe A là:
\[
v_A(t) = 2t
\]
Đồ thị vận tốc của xe B là một đường thẳng đi qua điểm (0, 0) và (5, 10), nên phương trình là:
\[
v_B(t) = 2t
\]
Bước 2: Tính quãng đường mỗi xe đã đi trong 5 giây.
Quãng đường xe A đã đi trong 5 giây:
\[
s_A = \int_0^5 v_A(t) \, dt = \int_0^5 2t \, dt = \left[ t^2 \right]_0^5 = 5^2 - 0^2 = 25 \text{ m}
\]
Quãng đường xe B đã đi trong 5 giây:
\[
s_B = \int_0^5 v_B(t) \, dt = \int_0^5 2t \, dt = \left[ t^2 \right]_0^5 = 5^2 - 0^2 = 25 \text{ m}
\]
Bước 3: Tìm khoảng cách giữa hai xe sau 5 giây.
Vì cả hai xe đều đi được 25 mét trong 5 giây, nên khoảng cách giữa hai xe sau 5 giây là:
\[
|s_A - s_B| = |25 - 25| = 0 \text{ m}
\]
Đáp số: 0 m.
Câu 6.
Để tính thể tích tối đa mà cốc có thể chứa được, ta sẽ sử dụng phương pháp tính thể tích của khối tròn xoay.
Bước 1: Xác định phương trình của đường parabol
Thiết diện dọc của cốc là một đường parabol, ta giả sử phương trình của đường parabol là y = ax^2. Ta biết rằng điểm (3, 4) nằm trên đường parabol này, do đó ta có:
4 = a 3^2
4 = 9a
a = 4/9
Vậy phương trình của đường parabol là y = (4/9)x^2.
Bước 2: Tính thể tích của khối tròn xoay
Thể tích của khối tròn xoay được tính bằng công thức:
V = π ∫[y^2] dx từ -3 đến 3
Trong đó, y = (4/9)x^2.
V = π ∫[(4/9)x^2]^2 dx từ -3 đến 3
= π ∫(16/81)x^4 dx từ -3 đến 3
Bước 3: Tính tích phân
∫(16/81)x^4 dx = (16/81) (x^5 / 5)
Tính từ -3 đến 3:
= (16/81) [(3^5 / 5) - (-3^5 / 5)]
= (16/81) [(243 / 5) + (243 / 5)]
= (16/81) (486 / 5)
= (16/81) 97.2
= 19.2
Bước 4: Tính thể tích
V = π 19.2 ≈ 60.31857894736842
Làm tròn kết quả đến hàng đơn vị:
V ≈ 60
Vậy thể tích tối đa mà cốc có thể chứa được là 60 đơn vị thể tích.